Il progetto Onda Solare ha portato a sviluppare un percorso integrato per la progettazione concettuale, funzionale e costruttiva di un veicolo elettrico solare dalle straordinarie innovazioni. Basato sulla implementazione massiva degli strumenti di ingegneria concorrente, il veicolo è unico nel suo genere, soprattutto in termini di materiali, strutture, processi e relative logiche di ottimizzazione. Un design nuovo ed efficiente, modelli 3D di insieme, l’esecuzione dei tanti dettagli funzionali, verifiche strutturali e di fluidodinamica, prototipazione in scala, prove in galleria del vento, ottimizzazione multi-obbiettivo, sviluppo di appositi codici open source, tutto ha supportato la progettazione, mentre la costruzione è avvenuta grazie a tecniche per nulla convenzionali. 100% composito e sandwich, incluso soluzioni “green” o ibridate, grandi stampi polimateriali fresati in CNC, tutto è stato sfruttato per portare il primo cruiser solare a circolare per le nostre strade.
Pesentazione del veicolo solare (presso Galleria Ferrari)
Il cruiser solare 'Emila 4' è inquadrato nella categoria Le7CP, dei ‘quadricicli pesanti’, della normativa 168/2013/EU, con dimensioni di ingombro di 4600x1800x1200mm, massa a vuoto (batterie escluse) di 230kg e totale di 620kg (compreso 4 passeggeri). Presenta una superficie frontale di 1.60m2 con Cx di 0.20. E’ progettata per una velocità massima di 110km/h ed un assorbimento medio di 21Wh/km alla velocità di crociera di 50km/h, consumo che consente una autonomia di circa 750km. Il pannello fotovoltaico consiste in 5m2 di silicio monocristallino, con 326 celle SunPower ad alta efficienza (24% a 25°C) per una potenza massima del pannello di 1.1kW. Il pacco batteria, di 85kg di cui 64kg di batteria, è posizionato nel tunnel centrale: 1344 celle ioni di litio Samsung con capacità nominale di 3.4Ah; tensione nominale 48V, intensità di corrente 331.2Ah ed energia totale 16.1kWh. Due motori sincroni a magneti permanenti sono montati sulle ruote posteriori mediante rotore esterno accoppiato direttamente alla ruota e statore sulla struttura. Ciascun motore, di 11kg, presenta una potenza nominale di 1300W e massima di 3000W pari ad una coppia nominale di 35Nm e massima di 125 Nm: questa soluzione porta ad una efficienza di trasformazione del moto del 97%, mentre 2700 sensori consentono il controllo continuo di tutto il powertrain elettrico.
Rappresenta l'unico 'vero' veicolo solare multiposto mai realizzato in Italia e tra i pochissimi al mondo. E' caratterizzato da soluzioni tecniche uniche nel panorama mondiale soprattutto nella trazione elettrico/solare e per l'impiego di materiali avanzati per l'alleggerimento delle strutture. Pensato per usi estremi (es. competizioni di resistenza nei grandi deserti), ha caratteristiche progettuali e costruttive rivolte a massimizzare i risultati di gara, quale efficienza energetica e prestazioni, a discapito di un utilizzo più convenzionale, quali comfort, costi e funzionalità
Con opportune modifiche, che saranno oggetto dei prossimi interventi, il veicolo potrà essere posto in condizioni di rispettare maggiormente le richieste di mercato, a partire dalla possibilità di ottenere una omologazione, attraverso l'aggiunta di nuove funzioni (es. ricarica a plug-in), fino ad una nuova piacevolezza di guida. In questa ottica, ha interessanti potenziali per un reale lancio sul mercato. Resterebbe l'ostacolo del prezzo, ora molto elevato trattandosi di un prototipo, che verrebbe ridotto da un diverso approccio verso l'industrializzazione.
Interno dei veicolo, dove iniziano ad essere visibili alcune delle soluzioni tecnologiche utilizzate
Tecnologie per veicoli elettrici e solari
Lo sviluppo del primo cruiser solare a 4 posti (modello 'Emilia 4') nel 2016-18, conseguente di una lunga esperienza nel settore dei veicoli elettrici-solare con la messa in strada di ulteriori 3 prototipi di solar car (mod. 'Emilia I', 'Emilia II', 'Emilia III'), avvenuto a partire dal 2011, ha portato alla creazione di competenze fortissime ed esclusive in ambito tecnologie speciali per veicoli elettrici e solari. Queste competenze ruotano intorno al concetto più generale di ricerca della massima efficienza energetica attraverso interventi progettuali e costruttivi sia in ambito power-train elettrico-solare che meccanico-aerodinamico. In termini specifici, diverse sono le soluzioni tecniche che possono essere reindirizzate per avere ricadute sul mercato quali:
- Motori inseriti nelle ruote, leggeri ed extra-efficienti
- Software e dispositivi di gestione ottimale e automatizzata dell'energia di veicolo
- Rivestimenti per pannelli solari che minimizzato la caduta di efficienza
- Sandwich compositi pensati per ottimizzare specifiche zone di rinforzo
- Utilizzo di materiali compositi ecologici o da riciclo
- Codici open-source per l'ottimizzazione aerodinamica in logica di supercalcolo
U. di Bologna - CIRI Meccanica Avanzata e Materiali
U. di Bologna - CIRI Aerospazio
CRIF - Centro Ricerca Industria Fusoria
Cineca
Una maggiore valorizzazione del prodotto 'macchina solare' sarà garantita attraverso una azione (già programmata nel 2019-20) di riprogettazione e messa appunto di interventi finalizzati a rendere il veicolo ed il suo utilizzo più in linea con le esigenze di mobilità tradizionale, inteso, in particolare, con il passaggio da una logica prototipale a un approccio modulare sulle soluzioni di veicolo.
Effetto dei veicolo in circolazione tra le nostre strade